(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から発せられた光束を、少なくとも二つ以上の光束に分割し、それぞれ異なる方向に導く光束分割手段と、
前記光束分割手段によって一の方向に導かれた光束が入射し、入射された光束の強度を減衰させる濃度フィルターと、を含み、かつ、
前記光束分割手段によって前記一の方向とは異なる方向に導かれた光束によって対象物を照明する照明装置であって、
前記濃度フィルターは、厚さをＭＮＤ（ｍｍ）とし、透過率をＴとしたとき、以下の条件を満足することを特徴とする照明装置。
１≦ｌｏｇ（１／Ｔ）×ＭＮＤ≦１０
【請求項２】
前記濃度フィルターは、前記濃度フィルターの入射面に反射防止薄膜が形成された請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記濃度フィルターは、前記光分割手段に対し傾いて配置された平行平板形状のものである請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記濃度フィルターに入射する前記一の方向に導かれた光束の光軸は、前記濃度フィルターの入射面の法線と角度をもって交わる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記濃度フィルターに入射する前記一の方向に導かれた光束の光軸と前記減光手段の入射面の法線とがなす角をα°とするとき、以下の条件を満足する請求項４に記載の照明装置。
５≦｜α｜≦３５
【請求項６】
前記一の方向とは異なる方向に導かれた光束によって照明された前記対象物の像を結像させるための結像レンズを有し、
前記濃度フィルターに入射する前記一の方向に導かれた光束の光軸と前記濃度フィルターの入射面の法線とがなす角をαとし、前記結像レンズの焦点距離をｆとし、前記対象物が照明される照明領域の半径をＲ（ｍｍ）とするとき、以下の条件を満足する請求項４または５に記載の照明装置。
ｆ・｜ｔａｎ（２α）｜／Ｒ＞１
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から発せられた光束に基づいて対象物を照明する照明装置に関する。特に、顕微鏡用の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡などの落射照明系を有する光学機器では、ハーフミラーやハーフプリズム等の光分割素子を用いて、光源から発せられた光を、対象物（例えば、試料等）を照明するための照明光と、対象物を照明しない非照明光とに分割している。照明光は、対象物を照明した後、反射されて、光分割素子を介して結像面に至る。
【特許文献１】特開平１０−１９７８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述した光学機器の落射照明系では、光分割素子で分割された光のうちの対象物を照明しない非照明光は、照明系を覆う鏡筒の内側側面で反射されて、再び光分割素子に戻って入射する場合がある。このような場合には、非照明光は、光分割素子から対象物の結像面に導かれ、対象物の結像面における迷光となっていた。この迷光によって、結像面におけるコントラストが低下していた。
【０００４】
特に、対象物の反射率が低い場合や、対象物の表面が粗く加工されている場合などでは、対象物を照明した照明光は、対象物の表面で十分に反射されることがなく、結像面に至り得る光量が少なくなるため、結像面において、迷光による影響が大きくなり、対象物の明瞭な像を結像面に結像させることが困難になっていた。
【０００５】
また、上述した従来の落射照明系では、光分割器で分割された光のうちの対象物を照明しない非照明光を、光分割素子に戻らないようにするために、低反射素子を用いていた。しかし、この低反射素子は、２枚の吸収フィルターを用いるものであったため、吸収フィルターを取り付ける空間を落射照明系に確保する必要があるとともに、光学機器全体が高価にかつ複雑な構造にならざるを得なかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡素でかつ小型化され、迷光を殆ど生じさせない照明装置を提供することにある。
以上のような目的を達成するために、本発明においては、濃度が薄くかつ厚さが厚い濃度フィルターを有する減光手段を用いる。
【０００７】
具体的には、本発明に係る照明装置は、
光源と、
前記光源から発せられた光束を、少なくとも二つ以上の光束に分割し、それぞれ異なる方向に導く光束分割手段と、
前記光束分割手段によって一の方向に導かれた光束が入射し、入射された光束の強度を減衰させる減光手段と、を含み、かつ、
前記光束分割手段によって前記一の方向とは異なる方向に導かれた光束によって対象物を照明する照明装置であって、
前記減光手段は、濃度が薄く、かつ厚さが厚い濃度フィルターであることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る照明装置は、光源と光束分割手段と減光手段とを含み、対象物を照明する。
【０００９】
光束分割手段は、光源から発せられた光束を、少なくとも二つ以上の光束に分割する。分割された光束は、この光束分割手段によって、異なる方向に導かれる。なお、分割された光束の各々が、全て異なる方向に導かれる必要はなく、光束分割手段によって３つ以上の光束に分割された場合であっても、一の方向に導かれる光束と、一の方向とは異なる他の方向に導かれる光束との少なくとも２つの方向に分割できればよい。
【００１０】
減光手段には、光束分割手段によって一の方向に導かれた光束が入射する。一の方向に導かれた光束は、減光手段によってその強度が減衰される。この減光手段は、濃度が薄く、かつ厚さが厚い濃度フィルターである。
【００１１】
光束分割手段によって一の方向とは異なる方向に導かれた光束は、対象物に向って導かれ、対象物を照明する。
【００１２】
従来の減光手段では黒色の濃度の高い塗料やフィルターが使われていた。この様な黒色の濃度の高いものは、一見光の反射が少なそうに思われるが、塗料やフィルターの屈折率が高いため、実際には、境界面での反射率が大きい。本発明では、濃度の薄いフィルターとすることで、屈折率を下げ、それにより境界面での反射率を低下させている。更に、フィルター自身の厚さを厚くすることで、フィルターでの光の吸収を多くしている。このため、一の方向とは異なる方向に導かれた光束で対象物を照明して、その反射光で対象物の像を結像させる場合に、対象物の像が結像される領域に、一の方向に導かれた光束が影響を及ぼすことが殆どないので、対象物の明瞭な像を結像させることができる。
【００１３】
また、濃度フィルターは、厚さをＭＮＤとし、透過率をＴとしたときに、１≦ｌｏｇ（１／Ｔ）×ＭＮＤ≦１０なる条件を満たすものが好ましい。
【００１４】
この条件の下限を下回ると、濃度フィルターの厚さが薄くなるので、濃度フィルターの吸収が小さくなってしまう。また、上限を上回ると、濃度フィルターの濃度が濃くなってしまうので、境界面からの反射光が増大してしまう。尚、下限を１．５とし、上限を８とすると、更に良い結果が得られる。
【００１５】
さらに、濃度フィルターは、濃度フィルターの入射面に反射防止薄膜が形成されたものがより好ましい。このようにしたことで、減光手段におけるた光束の反射をより低減させることができる。
【００１６】
さらにまた、濃度フィルターは、光分割手段に対し傾いて配置された平行平板形状のものが望ましい。濃度フィルターは、光分割手段に対し傾いているので、減光手段で反射される極微量の光束が存在する場合でも、反射された光束が光分割手段に戻ることがないので、対象物の像が結像される領域に、反射された光束が導びかれることがあり得ず、一の方向とは異なる方向に導かれた光束のみで、対象物の像を形成することができる。
【００１７】
また、上述の目的を達成するために、本発明では、減光手段の入射面の法線が、減光手段への入射光束の光軸から傾いて配置された照明装置も提供する。
【００１８】
光源と、
前記光源から発せられた光束を、少なくとも二つ以上の光束に分割し、それぞれ異なる方向に導く光束分割手段と、
前記光束分割手段によって一の方向に導かれた光束が入射し、入射された光束の強度を減衰させる減光手段と、を含み、かつ、
前記光束分割手段によって前記一の方向とは異なる方向に導かれた光束によって対象物を照明する照明装置であって、
前記減光手段に入射する前記一の方向に導かれた光束の光軸は、前記減光手段の入射面の法線と角度をもって交わることを特徴とする。
【００１９】
本発明に係る照明装置は、光源と光束分割手段と減光手段とを含み、対象物を照明する。
【００２０】
光束分割手段は、光源から発せられた光束を、少なくとも二つ以上の光束に分割する。分割された光束は、この光束分割手段によって、異なる方向に導かれる。なお、分割された光束の各々が、全て異なる方向に導かれる必要はなく、光束分割手段によって３つ以上の光束に分割された場合であっても、一の方向に導かれる光束と、一の方向とは異なる他の方向に導かれる光束との少なくとも２つの方向に分割できればよい。
【００２１】
減光手段には、光束分割手段によって一の方向に導かれた光束が入射する。一の方向に導かれた光束は、減光手段によってその強度が減衰される。この減光手段は、減光手段に入射する一の方向に導かれた光束の光軸が、減光手段の入射面の法線と角度をもって交わるように配置されている。「角度をもって交わる」とは、減光手段に入射する一の方向に導かれた光束の光軸の方向と、減光手段の入射面の法線の方向とが異なることを意味する。
【００２２】
光束分割手段によって一の方向とは異なる方向に導かれた光束は、対象物に向って導かれ、対象物を照明する。
【００２３】
上述したように、減光手段に入射する一の方向に導かれた光束の光軸が、減光手段の入射面の法線に対して角度をもって交わるように減光手段を配置したことにより、減光手段で反射される極微量の光束が存在するようなときでも、反射された光束が光分割手段に戻ることがない。このため、一の方向とは異なる方向に導かれた光束で対象物を照明して、その反射光で対象物の像を結像させる場合に、対象物の像が結像される領域に、一の方向に導かれた光束が導びかれることがあり得ないので、対象物の明瞭な像を結像させることができる。
【００２４】
また、減光手段に入射する一の方向に導かれた光束の光軸と減光手段の入射面の法線とがなす角をαとするときに、５≦｜α｜≦３５なる条件を満たすものが好ましい。この条件の下限を下回ると、垂直入射に近づくため、減光手段で反射された極微量の光が、ほぼ元の光路をたどるようになり、迷光が増大する可能性が高くなる。また、この条件の上限を上回ると、減光手段の大きさが大きくなってしまう。尚、下限を８°、上限を２２°とすると、更に良い結果が得られる。
【００２５】
さらに、本発明にかかる照明装置は、
一の方向とは異なる方向に導かれた光束によって照明された対象物の像を結像させるための結像レンズを有し、
減光手段に入射する一の方向に導かれた光束の光軸と減光手段の入射面の法線とがなす角をαとし、結像レンズの焦点距離をｆとし、対象物が照明される照明領域の半径をＲとするときに、ｆ・｜ｔａｎ（２α）｜／Ｒ＞１なる条件を満みたすものがより好ましい。
【００２６】
上記条件は、迷光が、結像領域に入射しないための条件である。この条件を下回ると、迷光が結像領域に入ってくるので、コントラストが低下する。
【００２７】
さらにまた、本発明にかかる照明装置は、
濃度フィルターが、厚さをＭＮＤとし、透過率をＴとしたときに、１≦ｌｏｇ（１／Ｔ）×ＭＮＤ≦１０なる条件を満たすものが望ましい。
【００２８】
このようにしたことにより、減光手段に入射された光束を十分にかつ的確に吸収することができるので、一の方向とは異なる方向に導かれた光束で対象物を照明して、その反射光のみで対象物の像を結像させることができ、明瞭な像を形成することができる。
【発明の効果】
【００２９】
ハーフミラーや分光プリズム等の光分割素子を用いて、光源から発せられた光によって対象物を照明する照明装置であっても、迷光を殆ど生じさせずに、対象物の像を結像面に明瞭に結像させることができ、また、光学系を簡素でかつ小型化できるとともに、装置全体を安価にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。
【００３１】
＜＜＜第１の実施の形態＞＞＞
＜＜構成＞＞
図１は、第１の実施の形態による照明装置１００の概要を示す構成図である。この第１の実施の形態による照明装置１００の光学系は、光源１１０と、照明集光レンズ１２０、分光プリズム１３０と、濃度フィルタ（以下、ＮＤフィルタと称する。）１４０と、第１対物レンズ１５０と、第２対物レンズ１６０とを有し、これらは、照明装置１００の筐体（図示せず）に支持されて、所定の位置に配置されている。
【００３２】
＜光源１１０＞
光源１１０は、所望の光束を発する。図１に示した例では、光束は紙面の左側に向って発せられる。光源１１０は、通常、可視光（４００〜７００ｎｍの波長）を利用する場合が多いが、紫外線から赤外線までの波長で使用することも可能である。具体的には、ＬＥＤ、メタハラランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ等が使用可能である。このとき、光源１１０は、できるだけ発光点の小さいものが好ましい。
【００３３】
＜照明集光レンズ１２０＞
光源１１０から発せられた光束の進行方向には、照明集光レンズ１２０が配置されている。照明集光レンズ１２０は、凸レンズからなり、光源１１０から広がりながら進行する光束を平行光束に変換する。照明集光レンズ１２０は、光源１１０から発せられた光束の中心線Ｏ１が、照明集光レンズ１２０の光軸と概ね一致するように配置されている。ここで、照明集光レンズ１２０の光軸は、照明集光レンズ１２０の入射面の中心と射出面の中心とを結ぶ線である。また、照明集光レンズ１２０によって、平行光束に変換された光束の中心線Ｏ２は、照明集光レンズ１２０の光軸と概ね一致する。したがって、照明集光レンズ１２０によって平行光束に変換された光束の中心線Ｏ２は、光源１１０から発せられた光束の中心線Ｏ１と一致する。
【００３４】
なお、図１に示した例では、照明集光レンズ１２０として、１枚のレンズを示したが、複数のレンズ群によって、照明集光レンズ系を構成して、光源１１０から発せられた光束を平行光束に変換してもよい。
【００３５】
＜分光プリズム１３０（光束分割手段）＞
照明集光レンズ１２０によって平行光束に変換された光束の進行方向には、分光プリズム１３０が配置されている。分光プリズム１３０は、プリズム１３２とプリズム１３４とからなる。プリズム１３２とプリズム１３４とは、ともに、略同一形状の略三角柱の形状を有する。
【００３６】
プリズム１３２は、主として、面１３２ａと面１３２ｂと面１３２ｃとを有する。面１３２ａと面１３２ｂと面１３２ｃとは、三角柱の側面を構成する。面１３２ａと面１３２ｃとは、略正方形の形状を有し、面１３２ｂは、略長方形の形状を有する。照明集光レンズ１２０からの光束の中心線Ｏ２が、面１３２ａの略中心に位置するように、かつ、面１３２ａに対して略垂直となるように、プリズム１３２は配置されている。面１３２ｃは、面１３２ａに対して略垂直になるように形成されている。また、面１３２ｂは、面１３２ａと面１３２ｃとの双方に対して略４５度となるように形成されている。
【００３７】
プリズム１３４は、主として、面１３４ａと面１３４ｂと面１３４ｃとを有する。面１３４ａと面１３４ｂと面１３４ｃとは、三角柱の側面を構成する。面１３４ａと面１３４ｃとは、略正方形の形状を有し、面１３４ｂは、略長方形の形状を有する。照明集光レンズ１２０からの光束の中心線Ｏ２が、面１３４ａの略中心に位置するように、かつ、面１３４ａに対して略垂直となるように、プリズム１３４は配置されている。また、面１３４ｂは、面１３４ａと面１３４ｃとの双方に対して略４５度となるように形成されている。
【００３８】
プリズム１３２の面１３２ａとプリズム１３４の面１３４ａとは、略同じ形状及び大きさを有し、プリズム１３２の面１３２ｂとプリズム１３４の面１３４ｂとは、略同じ形状及び大きさを有し、プリズム１３２の面１３２ｃとプリズム１３４の面１３４ｃとは、略同じ形状及び大きさを有する。プリズム１３４の面１３４ｂが、プリズム１３２の面１３２ａと分光反射膜を介して密着するように配置されて、分光プリズム１３０を構成する。このように構成したことにより、プリズム１３２の面１３２ａとプリズム１３４の面１３４ａとは、略平行となり、プリズム１３２の面１３２ｃとプリズム１３４の面１３４ｃとは、略平行となる。
【００３９】
＜ＮＤフィルタ１４０（減光手段）＞
プリズム１３４の面１３４ａには、ＮＤフィルタ１４０が、密着するように設けられている。ＮＤフィルタ１４０は、略平行平板の形状を有し、プリズム１３４の面１３４ａと略同じ大きさの入射面を有する。
【００４０】
後述するように、プリズム１３２の面１３２ｂに至った光束の一部は、プリズム１３２の面１３２ｂとプリズム１３４の面１３４ｂとを通過する。面１３２ｂと面１３４ｂとを通過した光束は、プリズム１３４の面１３４ａに至り、ＮＤフィルタ１４０に入射する。面１３２ｂと面１３４ｂとを通過した光束の中心線Ｏ５は、プリズム１３４の面１３４ａに対して略垂直であり、かつ、照明集光レンズ１２０からの光束の中心線Ｏ２と略一致する。
【００４１】
ＮＤフィルタ１４０は、濃度が薄く、かつ厚さが厚いフィルタである。このようにすることで、ＮＤフィルタ１４０に入射した光束を十分に吸収することができる。具体的には、ＮＤフィルタ１４０は、厚さをＭＮＤとし、透過率をＴとしたとき、１≦ｌｏｇ（１／Ｔ）×ＭＮＤ≦１０なる関係を満たすものが好ましい。
【００４２】
このようにしたことにより、明瞭な像を結像面ＩＦに形成することができる。
【００４３】
さらに、ＮＤフィルタ１４０の入射面には、反射防止薄膜（図示せず）が形成されたものが好ましい。この反射防止薄膜は、単層あるいは多層誘電体の膜からなる。このように、ＮＤフィルタ１４０の入射面に反射防止薄膜を形成することによって、ＮＤフィルタ１４０における光束の反射を十分に防ぐことができる。
【００４４】
このようにすることで、その光束を十分に減衰させることができる。また、ＮＤフィルタ１４０の吸収特性と、反射防止薄膜の反射特性とを組み合せることで、あらゆる波長の光束を、反射防止薄膜やＮＤフィルタ１４０から反射させないようにすることができる。
【００４５】
本実施例では、Ｔ＝０．０１とし、ＭＮＤ＝３ｍｍとしている。従ってｌｏｇ（１／Ｔ）×ＭＮＤ＝６となっている。
【００４６】
＜第１対物レンズ１５０（結像レンズ）＞
後述するように、プリズム１３２の面１３２ｃから光束が射出されたり、プリズム１３２の面１３２ｃに光束が入射したりする。プリズム１３２の面１３２ｃから射出された光束の進行方向には、第１対物レンズ１５０が配置されている。第１対物レンズ１５０は、凸レンズからなり、プリズム１３２の面１３２ｃから射出された光束を、第１対物レンズ１５０の下方に位置づけられている対象物である対象物ＯＢ上に集光させる。第１対物レンズ１５０は、プリズム１３２の面１３２ｃから射出された光束の中心線Ｏ３が、第１対物レンズ１５０の光軸と概ね一致するように配置されている。ここで、第１対物レンズ１５０の光軸は、第１対物レンズ１５０の入射面の中心と射出面の中心とを結ぶ線である。
【００４７】
なお、後述するように、対象物ＯＢを照明した光束は、対象物ＯＢの表面で反射されて第１対物レンズ１５０を介して、プリズム１３２の面１３２ｃに入射する。対象物ＯＢの表面で反射された光束の中心線Ｏ３’は、プリズム１３２の面１３２ｃから射出された光束の中心線Ｏ３と概ね一致する。
【００４８】
また、図１に示した例では、第１対物レンズ１５０として、１枚のレンズを示したが、複数のレンズ群によって、第１対物レンズ系を構成して、光束を対象物ＯＢ上に集光させて、対象物ＯＢを照明してもよい。
【００４９】
＜第２対物レンズ１６０＞
後述するように、プリズム１３４の面１３４ｃからは、光束が射出される。プリズム１３４の面１３４ｃから射出された光束の進行方向には、第２対物レンズ１６０が配置されている。第２対物レンズ１６０は、凸レンズからなり、プリズム１３４の面１３４ｃから射出された光束を、第２対物レンズ１６０の上方に位置づけられている結像面ＩＦに集光させる。第２対物レンズ１６０は、プリズム１３４の面１３４ｃから射出された光束の中心線Ｏ４が、第２対物レンズ１６０の光軸と概ね一致するように配置されている。ここで、第２対物レンズ１６０の光軸は、第２対物レンズ１６０の入射面の中心と射出面の中心とを結ぶ線である。
【００５０】
このように構成したことにより、プリズム１３２の面１３２ｃから射出された光束の中心線Ｏ３と、対象物ＯＢの表面で反射された光束の中心線Ｏ３’と、プリズム１３４の面１３４ｃから射出された光束の中心線Ｏ４とは、概ね一致する。
【００５１】
なお、図１に示した例では、第２対物レンズ１６０として、１枚のレンズを示したが、複数のレンズ群によって、第２対物レンズ系を構成して、プリズム１３４の面１３４ｃから射出された光束を結像面ＩＦに集光させてもよい。
【００５２】
＜＜光束の進路＞＞
以下では、第１の実施の形態による照明装置１００の光学系における光束の進路について説明する。
【００５３】
上述したように、光源１１０から発せられた光束（光路Ｐ１）は、照明集光レンズ１２０によって平行光束に変換される。平行光束に変換された光束は、プリズム１３２の面１３２ａに入射する（光路Ｐ２）。面１３２ａに入射した光束は、面１３２ｂに至る。
【００５４】
プリズム１３２の面１３２ｂに至った光束の一部は、面１３２ｂによって、光束の中心線が略９０度屈曲するように反射される。すなわち、プリズム１３２の面１３２ｂによって反射された光束の中心線Ｏ３が、プリズム１３２の面１３２ｂに至る光束の中心線Ｏ２に対して略９０度になるように反射される。一方、プリズム１３２の面１３２ｂに至った光束の残りは、面１３２ｂを通過する。ここで、面１３２ｂを通過した光束が、「前記光束分割手段によって一の方向に導かれた光束」に相当し、面１３２ｂによって反射された光束が、「前記光束分割手段によって前記一の方向とは異なる方向に導かれた光束」に相当する。
【００５５】
プリズム１３２の面１３２ｂによって反射された光束は、その中心線Ｏ３が面１３２ｃと略垂直となるように、面１３２ｃに至る。面１３２ｃに至った光束は、面１３２ｃから射出されて、第１対物レンズ１５０に向う（光路Ｐ３）。上述した照明集光レンズ１２０によって平行光束に変換された光束は、第１対物レンズ１５０に至るまで、平行光束である。第１対物レンズ１５０に至った光束は、対象物である対象物ＯＢ上に集光するように集光される（光路Ｐ４）。対象物ＯＢ上に集光された光束は、対象物ＯＢを照明し、対象物ＯＢの表面で反射されて第１対物レンズ１５０に戻り、第１対物レンズ１５０によって再び平行光束に変換されて、プリズム１３２の面１３２ｃに入射する。
【００５６】
面１３２ｃに入射した光束は、プリズム１３２の面１３２ｂとプリズム１３４の面１３４ｂとを通過し、プリズム１３４の面１３４ｃに至り、面１３４ｃから射出される（光路Ｐ５）。面１３４ｃから射出された光束は、第２対物レンズ１６０まで至る。上述した第１対物レンズ１５０によって平行光束に変換された光束は、第２対物レンズ１６０に至るまで、平行光束である。
【００５７】
第２対物レンズ１６０まで至った光束は、第２対物レンズ１６０によって、結像面ＩＦで、対象物ＯＢの像が結像するように集光される（光路Ｐ６）。
【００５８】
上述したように、プリズム１３２の面１３２ｂによって反射された光束は、対象物ＯＢを照明し、対象物ＯＢによって反射されて、結像面ＩＦで、対象物ＯＢの像を結像させる。
【００５９】
一方、面１３２ｂを通過した光束は、プリズム１３４の面１３４ａに至った後、面１３４ａを通過して、ＮＤフィルタ１４０に至る（光路Ｐ７）。ＮＤフィルタ１４０に至った光束は、ＮＤフィルタ１４０の内部に進入して吸収される。このように、面１３２ｂを通過した光束は、ＮＤフィルタ１４０によって吸収されるので、ＮＤフィルタ１４０によって反射されることはなく、プリズム１３４に戻ることはない。
【００６０】
また、上述したように、ＮＤフィルタ１４０の入射面に、反射防止薄膜を形成した構成としてもよい。また、ＮＤフィルタ１４０の吸収特性と、反射防止薄膜の反射特性とを組み合せることで、あらゆる波長の光束を、ＮＤフィルタ１４０や反射防止薄膜から反射させないようにすることができる。さらに、ＮＤフィルタ１４０と反射防止薄膜との組み合せが、複数ある場合には、安価になるものを選択することによって、照明装置１００の全体を安価にすることができる。
【００６１】
このように構成したことにより、面１３２ｂを通過した光束は、対象物の像が結像される領域に、影響を及ぼしたり、導びかれたりしないので、面１３２ｂを反射した光束によって、対象物ＯＢの像を結像面ＩＦに明瞭に結像させることができる。特に、対象物ＯＢの反射率が低い場合や、対象物ＯＢの表面が粗く加工されている場合などであっても、面１３２ｂを通過した光束は、対象物の像が結像される領域に、影響を及ぼしたり、導びかれたりしないので、対象物ＯＢの明瞭な像を結像面に結像させることができる。
【００６２】
＜＜＜第２の実施の形態＞＞＞
図２は、第２の実施の形態による照明装置２００の概要を示す構成図である。この第２の実施の形態による照明装置２００の光学系は、光源１１０と、照明集光レンズ１２０、分光プリズム２３０と、ＮＤフィルタ１４０と、第１対物レンズ１５０と、第２対物レンズ１６０とを有し、これらは、所定の位置に配置されるように、照明装置１００の筐体（図示せず）に支持されている。なお、第１の実施の形態と同様の構成要素には、同一の符号を付した。また、照明集光レンズ１２０の光軸と、第１対物レンズ１５０の光軸と、第２対物レンズ１６０の光軸と、光束の中心線Ｏ１ないしＯ５との位置関係も、第１の実施の形態と同様である。
【００６３】
光源１１０と、照明集光レンズ１２０、ＮＤフィルタ１４０と、第１対物レンズ１５０と、第２対物レンズ１６０とは、第１の実施の形態と同様の構成であり、同様の機能を有し、同様の作用をする。
【００６４】
＜分光プリズム２３０、分光プリズム２３０’（光束分割手段）＞
第１の実施の形態と同様に、照明集光レンズ１２０によって平行光束に変換された光束の進行方向には、分光プリズム２３０が配置されている。分光プリズム２３０は、プリズム１３２とプリズム２３４とからなる。プリズム１３２とプリズム２３４とは、互いに異なる形状の略三角柱の形状を有する。
【００６５】
分光プリズム２３０の詳細を図３に示す。
【００６６】
プリズム１３２は、第１の実施の形態のプリズム１３２と同様の形状を有し、同様の機能を有し、同様の作用をする。すなわち、プリズム１３２は、主として、面１３２ａと面１３２ｂと面１３２ｃとを有する。面１３２ａと面１３４ｂと面１３２ｃとは、三角柱の側面を構成する。面１３２ａと面１３２ｃとは、略正方形の形状を有し、面１３２ｂは、略長方形の形状を有する。照明集光レンズ１２０からの光束の中心線Ｏ２が、面１３２ａの略中心に位置するように、かつ、面１３２ａに対して略垂直となるように、プリズム１３２は配置されている。面１３２ｃは、面１３２ａに対して略垂直になるように形成されている。また、面１３２ｂは、面１３２ａと面１３２ｃとの双方に対して略４５度となるように形成されている。
【００６７】
一方、プリズム２３４は、主として、面２３４ａと面２３４ｂと面２３４ｃとを有する。面２３４ａと面２３４ｂと面２３４ｃとは、三角柱の側面を構成する。面２３４ａと面２３４ｂと面２３４ｃとは、互いに大きさが異なる略長方形の形状を有する。照明集光レンズ１２０からの光束の中心線Ｏ２が、面２３４ａの略中心に位置するようにプリズム１３４は配置されている。また、面１３４ｂと面１３４ｃとのなす角度が、略４５度であり、面１３４ｂと面１３４ａとのなす角度が、鋭角になるように形成されている。さらに、プリズム１３２の面１３２ａと面１３２ｂとが交わる線Ｌ１と、面１３２ａと面１３２ｃとが交わる線Ｌ２と、プリズム２３４の面２３４ａと面２３４ｂとが交わる線Ｌ３と、面２３４ａと面２３４ｃとが交わる線Ｌ４とが互いに平行になるように、分光プリズム２３０は形成されている。
【００６８】
また、プリズム１３２の面１３２ｂとプリズム２３４の面２３４ｂとは、略同じ形状及び大きさを有する。プリズム２３４の面２３４ｂが、プリズム１３２の面１３２ａと密着するように配置されて、分光プリズム２３０を構成する。このように構成したことにより、プリズム１３２の面１３２ａとプリズム２３４の面２３４ａとは、非平行となり、プリズム１３２の面１３２ｃとプリズム２３４の面２３４ｃとは、略平行となる。上述したように、分光プリズム２３０は、プリズム１３２の面１３２ａとプリズム２３４の面２３４ａとが、非平行となるように構成されている。図２に示すように、プリズム１３２の面１３２ａは、光束の中心線Ｏ３及びＯ４と平行である。一方、図２及び図３に示すように、プリズム２３４の面２３４ａは、プリズム１３２の面１３２ａや、光束の中心線Ｏ３及びＯ４に対して、角αだけ傾いている。
【００６９】
また、図４は、他の態様の分光プリズム２３０’を示す。なお、図３に示した分光プリズム２３０と同様の構成要素には、同一の符号を付した。
【００７０】
分光プリズム２３０’は、プリズム１３２とプリズム２３４’とからなる。
【００７１】
プリズム１３２は、第１の実施の形態のプリズム１３２と同様の形状を有し、同様の機能を有し、同様の作用をする。一方、プリズム２３４’は、６面体の形状を有し、主として、面２３４ａ’と面２３４ｂ’と面２３４ｃ’と面２３４ｄ’とを有する。面２３４ａ’は、略平行四辺形の形状を有し、面２３４ｂ’は、略長方形の形状を有し、面２３４ｃ’は、略台形の形状を有し、面２３４ｄ’は、略三角形の形状を有する。
【００７２】
プリズム１３２の面１３２ｃとプリズム２３４’の面２３４ｃ’とは互いに略平行になるように、また、プリズム１３２の面１３２ｃとプリズム２３４’の面２３４ｄ’とは、略面一になるように、分光プリズム２３０’は、構成されている。また、プリズム１３２の面１３２ａと面１３２ｂとが交わる線Ｌ１と、面１３２ａと面１３２ｃとが交わる線Ｌ２とは、互いに平行になるように、プリズム２３４’の面２３４ａ’と面２３４ｄ’とが交わる線Ｌ３’と、面２３４ａ’と面２３４ｃ’とが交わる線Ｌ４’とは、互いに平行になるように、また、線Ｌ１又は線Ｌ２と、線Ｌ３’又は線Ｌ４’とは、非平行になるように、分光プリズム２３０’は、構成されている。
【００７３】
このように、分光プリズム２３０’は、プリズム１３２の面１３２ａとプリズム２３４’の面２３４ａ’とが、非平行となるように構成されている。図２に示した分光プリズム２３０と同様に、プリズム１３２の面１３２ａは、光束の中心線Ｏ３及びＯ４と平行である。一方、図２及び図３に示すように、プリズム２３４’の面２３４ａ’は、プリズム１３２の面１３２ａや、光束の中心線Ｏ３及びＯ４に対して、角α’だけ傾いている。
【００７４】
＜＜光束の進路＞＞
以下では、第２の実施の形態による照明装置２００の光学系における光束の進路について説明する。
【００７５】
プリズム１３２の面１３２ｂによって反射される光束の進路は、第１の実施の形態と同じである。すなわち、光源１１０から発せられた光束（光路Ｐ１）は、照明集光レンズ１２０によって平行光束に変換され、プリズム１３２の面１３２ａに入射する（光路Ｐ２）。面１３２ａに入射した光束は、面１３２ｂに至り、その一部は、面１３２ｂによって、光束の中心線が略９０度屈曲するように反射される。プリズム１３２の面１３２ｂによって反射された光束は、面１３２ｃに至り、面１３２ｃから射出されて、第１対物レンズ１５０に向う（光路Ｐ３）。第１対物レンズ１５０に至った光束は、対象物である対象物ＯＢ上に集光するように集光される（光路Ｐ４）。対象物ＯＢ上に集光された光束は、対象物ＯＢを照明し、対象物ＯＢの表面で反射されて第１対物レンズ１５０に戻り、第１対物レンズ１５０によって再び平行光束に変換されて、プリズム１３２の面１３２ｃに入射する。
【００７６】
面１３２ｃに入射した光束は、プリズム１３２の面１３２ｂとプリズム２３４の面２３４ｂとを通過し、プリズム２３４の面２３４ｃに至り、面２３４ｃから射出される（光路Ｐ５）。面２３４ｃから射出された光束は、第２対物レンズ１６０によって、結像面ＩＦで、対象物ＯＢの像が結像するように集光される（光路Ｐ６）。
【００７７】
このように、プリズム１３２の面１３２ｂによって反射された光束は、対象物ＯＢを照明し、対象物ＯＢによって反射されて、結像面ＩＦで、対象物ＯＢの像を結像させる。
【００７８】
これに対して、光源１１０から発せられてプリズム１３２の面１３２ｂに至った光束の残りは、面１３２ｂを通過する。この第２の実施の形態においても、面１３２ｂを通過した光束が、「前記光束分割手段によって一の方向に導かれた光束」に相当し、面１３２ｂによって反射された光束が、「前記光束分割手段によって前記一の方向とは異なる方向に導かれた光束」に相当する。
【００７９】
面１３２ｂを通過した光束は、プリズム２３４の面２３４ａに至った後、面２３４ａ’を通過して、ＮＤフィルタ１４０に至る（光路Ｐ７）。ＮＤフィルタ１４０に至った光束は、ＮＤフィルタ１４０の内部に進入して吸収される。このように、面１３２ｂを通過した光束は、ＮＤフィルタ１４０によって吸収されるので、ＮＤフィルタ１４０によって反射されることはなく、プリズム１３４に戻ることはない。
【００８０】
また、ＮＤフィルタ１４０によって、十分に吸収できず、ＮＤフィルタ１４０の表面で、光束が反射される場合もある。このような場合であっても、上述したように、プリズム２３４の面２３４ａは、角αだけ傾いており、その傾いた面２３４ａにＮＤフィルタ１４０が設けられているので、ＮＤフィルタ１４０の表面で反射される光束は、元の光路とは別の光路Ｐ８を辿る。すなわち、図２に示すように、ＮＤフィルタ１４０の表面で反射される光束は、中心線Ｏ４に対して角βだけ傾いた光路Ｐ８に沿って進行するので、プリズム２３４の面２３４ｂに戻ることはなく、対象物ＯＢに導かれることはない。このようにすることでも、プリズム２３２の面２３２ｂを通過した光束が、対象物の像が結像される領域に、影響を及ぼしたり、導びかれたりしないので、対象物ＯＢの明瞭な像を結像面に結像させることができる。
【００８１】
特に、上述した角αを５≦｜α｜≦３５（単位は度）の範囲内にするのが好ましい。
【００８２】
また、第１対物レンズ１５０の焦点距離をｆとし、対象物ＯＢが照明される領域の半径をＲとするときに、Ｒ／ｆ＜｜ｔａｎ（２α）｜なる関係を満たすものがより好ましい。このようにすることで、対象物ＯＢの明瞭な像を結像面に結像させることができる。
【００８３】
本実施例では、αを１０°とし、ｆを５０ｍｍとし、Ｒを４．５ｍｍとし、Ｔを０．０１とし、ＭＮＤを２ｍｍとしている。従って、ｌｏｇ（１／Ｔ）×ＭＮＤ＝４であり、ｆ・｜ｔａｎ（２α）｜／Ｒ≒４．０である。
【００８４】
さらに、第２の実施の形態においても、ＮＤフィルタ１４０の入射面に、反射防止薄膜を形成した構成としてもよい。このようにした場合には、反射防止薄膜によって反射を抑えることができる。また、ＮＤフィルタ１４０の吸収特性と、反射防止薄膜の反射特性とを組み合せることで、あらゆる波長の光束を、ＮＤフィルタ１４０や反射防止薄膜から反射させないようにすることができる。さらに、ＮＤフィルタ１４０と反射防止薄膜との組み合せが、複数ある場合には、安価になるものを選択することによって、照明装置１００の全体を安価にすることができる。
【００８５】
このように構成したことにより、面１３２ｂを通過した光束は、対象物の像が結像される領域に、影響を及ぼしたり、導びかれたりしないので、対象物ＯＢの像を結像面ＩＦに的確に結像させることができる。対象物ＯＢの反射率が低い場合や、対象物ＯＢの表面が粗く加工されている場合などであっても、面１３２ｂを通過した光束は、対象物の像が結像される領域に、影響を及ぼしたり、導びかれたりしないので、面１３２ｂを反射した光束のみによって、対象物ＯＢの明瞭な像を結像面に結像させることができる。
【００８６】
なお、上述した説明では、図３に示した分光プリズム２３０を用いたものであるが、図４に示した分光プリズム２３０’を図２に示した光学系に用いても同様に機能させることができる。特に、分光プリズム２３０’を用いた場合には、ＮＤフィルタ１４０の表面で反射された極微量の光束を、プリズム２３４’の面２３４ｂ’からより離れた方向に導くことができるので、対象物ＯＢの明瞭な像を結像面に結像させることができる。
【００８７】
＜＜＜第３の実施の形態＞＞＞
図５は、第３の実施の形態による照明装置３００の概要を示す構成図である。この第３の実施の形態による照明装置３００の光学系は、光源１１０と、照明集光レンズ１２０、ハーフミラー３３０と、ＮＤフィルタ１４０と、第１対物レンズ１５０と、第２対物レンズ１６０とを有し、これらは、所定の位置に配置されるように、照明装置１００の筐体（図示せず）に支持されている。なお、第１の実施の形態と同様の構成要素には、同一の符号を付した。また、照明集光レンズ１２０の光軸と、第１対物レンズ１５０の光軸と、第２対物レンズ１６０の光軸と、光束の中心線Ｏ１ないしＯ５との位置関係も、第１の実施の形態と同様である。
【００８８】
光源１１０と、照明集光レンズ１２０、ＮＤフィルタ１４０と、第１対物レンズ１５０と、第２対物レンズ１６０とは、第１の実施の形態と同様の構成であり、同様の機能を有し、同様の作用をする。
【００８９】
＜ハーフミラー３３０（光束分割手段）＞
第１の実施の形態と同様に、照明集光レンズ１２０によって平行光束に変換された光束の進行方向には、ハーフミラー３３０が配置されている。ハーフミラー３３０は、略平行平板の形状を有し、上述したように、照明装置１００の筐体（図示せず）に支持されて、ハーフミラー３３０の法線が、中心線Ｏ２と略４５をなすように配置されている。
【００９０】
＜ＮＤフィルタ１４０（減光手段）＞
後述するように、光源１１０から発せられた光束の一部は、ハーフミラー３３０を通過する。ハーフミラー３３０を通過した光束の進行方向には、ＮＤフィルタ１４０が配置されている。第１の実施の形態又は第２の実施の形態では、ＮＤフィルタ１４０は、分光プリズムに密着するように配置されていたが、この第３の実施の形態では、ＮＤフィルタ１４０は、独立しており、所定の支持部材（図示せず）によって、照明装置１００の筐体（図示せず）に支持されて、光束の中心線Ｏ３及びＯ４に対して、角αだけ傾くように配置されている。
【００９１】
尚、減光手段としては、植毛された板や、黒色塗装された板等も、場合によって考えられる。
【００９２】
＜＜光束の進路＞＞
以下では、第３の実施の形態による照明装置３００の光学系における光束の進路について説明する。
【００９３】
ハーフミラー３３０によって反射される光束の進路は、第１の実施の形態において、プリズム１３２の面１３２ｂによって反射される光束の進路と同じである。すなわち、光源１１０から発せられた光束（光路Ｐ１）は、照明集光レンズ１２０によって平行光束に変換され、ハーフミラー３３０に入射する（光路Ｐ２）。ハーフミラー３３０に入射した光束の一部は、ハーフミラー３３０によって、光束の中心線が略９０度屈曲するように反射される。ハーフミラー３３０によって反射された光束は、第１対物レンズ１５０に向う（光路Ｐ３）。第１対物レンズ１５０に至った光束は、対象物である対象物ＯＢ上に集光するように集光される（光路Ｐ４）。対象物ＯＢ上に集光された光束は、対象物ＯＢを照明し、対象物ＯＢの表面で反射されて第１対物レンズ１５０に戻り、第１対物レンズ１５０によって再び平行光束に変換されて、ハーフミラー３３０に入射する。
【００９４】
ハーフミラー３３０は、ハーフミラー３３０を通過し（光路Ｐ５）、第２対物レンズ１６０によって、結像面ＩＦで、対象物ＯＢの像が結像するように集光される（光路Ｐ６）。
【００９５】
このように、ハーフミラー３３０によって反射された光束は、対象物ＯＢを照明し、対象物ＯＢによって反射されて、結像面ＩＦで、対象物ＯＢの像を結像させる。
【００９６】
これに対して、光源１１０から発せられてハーフミラー３３０に至った光束の残りは、ハーフミラー３３０を通過する。この第３の実施の形態においても、ハーフミラー３３０を通過した光束が、「前記光束分割手段によって一の方向に導かれた光束」に相当し、ハーフミラー３３０によって反射された光束が、「前記光束分割手段によって前記一の方向とは異なる方向に導かれた光束」に相当する。
【００９７】
ハーフミラー３３０を通過した光束は、直ちに、ＮＤフィルタ１４０に至る（光路Ｐ７）。ＮＤフィルタ１４０に至った光束は、ＮＤフィルタ１４０の内部に進入して吸収される。このように、ハーフミラー３３０を通過した光束は、ＮＤフィルタ１４０によって吸収されるので、ＮＤフィルタ１４０によって反射されることはなく、ハーフミラー３３０に戻ることはない。
【００９８】
また、上述したように、ＮＤフィルタ１４０は、角αだけ傾いているので、ＮＤフィルタ１４０の表面で反射される極微量な光束は、元の光路とは別の光路Ｐ８を辿る。すなわち、図５に示すように、ＮＤフィルタ１４０の表面で反射される光束は、中心線Ｏ４に対して角βだけ傾いた光路Ｐ８に沿って進行するので、ハーフミラー３３０に戻ることはなく、対象物ＯＢに導かれることはない。このようにすることでも、ハーフミラー３３０を通過した光束は、対象物の像が結像される領域に、影響を及ぼしたり、導びかれたりしないので、対象物ＯＢの明瞭な像を結像面に結像させることができる。
【００９９】
また、第２の実施の形態と同様に、上述した角αを５≦｜α｜≦３５（単位は度）の範囲内にするのが好ましい。このようにすることで、ＮＤフィルタ１４０の表面で反射される光束が、ハーフミラー３３０に戻らず、かつ、第２対物レンズ１６０に直接導かれないようにすることができるので、対象物ＯＢの明瞭な像を結像面に結像させることができる。
【０１００】
また、第１対物レンズ１５０の焦点距離をｆとし、対象物ＯＢの照明される領域の半径をＲとするときに、Ｒ／ｆ＜｜ｔａｎ（２α）｜なる関係を満たすものがより好ましい。このようにすることで、対象物ＯＢの明瞭な像を結像面に結像させることができる。
【０１０１】
本実施例では、αを１５°とし、ｆを２５ｍｍとし、Ｒを２．３ｍｍとし、Ｔを０．１とし、ＭＮＤを３ｍｍとしている。従って、ｌｏｇ（１／Ｔ）×ＭＮＤ＝３であり、ｆ・｜ｔａｎ（２α）｜／Ｒ≒６．３である。
【０１０２】
さらに、第３の実施の形態においても、ＮＤフィルタ１４０の入射面に、反射防止薄膜を形成した構成としてもよい。このようにした場合には、ＮＤフィルタ１４０の入射面で反射される極微量の光束が存在した場合であっても、反射防止薄膜によって反射を抑えることができる。また、ＮＤフィルタ１４０の吸収特性と、反射防止薄膜の反射特性とを組み合せることで、あらゆる波長の光束を、ＮＤフィルタ１４０や反射防止薄膜から反射させないようにすることができる。さらに、ＮＤフィルタ１４０と反射防止薄膜との組み合せが、複数ある場合には、安価になるものを選択することによって、照明装置１００の全体を安価にすることができる。
【０１０３】
このように構成したことにより、ハーフミラー３３０を通過した光束は、対象物の像が結像される領域に、影響を及ぼしたり、導びかれたりしないので、対象物ＯＢの像を結像面ＩＦに明瞭に結像させることができる。対象物ＯＢの反射率が低い場合や、対象物ＯＢの表面が粗く加工されている場合などであっても、ハーフミラー３３０を通過した光束は、対象物の像が結像される領域に、影響を及ぼしたり、導びかれたりしないので、面１３２ｂを反射した光束のみによって、対象物ＯＢの明瞭な像を結像面に結像させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】第１の実施の形態による照明装置１００の概要を示す構成図である。
【図２】第２の実施の形態による照明装置２００の概要を示す構成図である。
【図３】第１の態様による分光プリズム２３０の構成を示す斜視図である。
【図４】第２の態様による分光プリズム２３０’の構成を示す斜視図である。
【図５】第３の実施の形態による照明装置３００の概要を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１００、２００、３００  照明装置
１１０  光源
１２０  照明集光レンズ
１３０、２３０、２３０’  分光プリズム（光束分割手段）
１４０  ＮＤフィルタ（減光手段）
１５０  第１対物レンズ（結像レンズ）
１６０  第２対物レンズ
ＯＢ  対象物、対象物
ＩＦ  結像面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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